제1 브레인 , 창자의 진화

[vicfalls]

제1브레인, 창자의 진화
작은 창자. 소화와 링크되는 면역. 창자는 소장, 대장
장은 위장, 소장, 대장 세 가지로, 입에서 항문까지 대략9m
브레인의 세포와 독립적으로 장은 스스로 박동을 한다. 브레인과 연결이 끊어져도 독립된 군단. 연동운동으로 근육이 움직여 음식물을 밀어낸다. 창자는 횡주근(circular m.)과 종주근 등(longitudinal m.) 근육이 있고 근육에는 반드시 신경이 들어가 있다. 장신경이라 하고 혹자는 장이 제1브레인, Brain이 제2브레인라고 한다. 중요하다는 의미에다, 진화적 과정에서 살펴보자. 창자는 음식물을 섭취하는, 에너지를 섭취하는 곳. 장세포들은 에너지는 섭취하기 위해 특화. 브레인 세포들은 덩어리져 있다. 1.4kg 큰 세포. 음식물을 흡수하는 장세포들은 일렬로 배열되어 있다. 한 줄. 장상피세포는 일렬로 배열. 틈없이 일렬로 배열. 소장의 융모 하나에 세포가 3000개 정도. 상피세포 밖에 근육세포, 간세포가 있는데 이들은 직접 에너지를 흡수하지 않는다. 1차적으로 장상피세포가 흡수한 에너지를 배급 받는다. 장상피세포는 흡수한 영양분을 사용하지 않고 수거만 한다. 일렬로 있고 나눠주는 시스템이 혈관. 글루코스, 아미노산 등 흡수한 영양분을 60조 개 세포에게 나눠주는 혈관시스템이 보급망이다. 기관에서 글루코스로부터 에너지를 내기 위해 불태워야(소화) 하는데 산소가 필요. 산소 공급으로 허파가 출현.
장상피 세포의 배달물품은 두 종류 물에녹는(당류), 물에 녹지않는. 당류는 혈관을 통해, 물에 녹지 않는 일부는 림프관을 통해 움직인다.
장상피세포의 일렬 배열이 핵심.
세포사이가 틈없이 붙어있는데 단백질이 꺾쇠로 두 세포 사이에 틈이 안생기도록 결합.
창자 입장에서 영양분을 통해 엄청난 박테리아가 들어옴을 짐작할 수 있다. 입 속 5000여 종, 음식물 속에도 박테리아가 함께 들어오는데 위는 강한 산성으로 90%이상 죽는다. 입에서 항문까지 산소농도가 다르다. 입에서 위까지는 산소가 꽤 있고, 소장쯤 되면 상당히 줄고, 큰창자에는 산소가 거의 없다.박테리아는 산소를 싫어한다. 따라서 인체 대장 속에 박테리아가 그렇게 많은 것이다. 소장에도 상당히 많은 박테리아가 있다.
박테리아도 영양물질을 먹고 살아간다. 소장에 흡수되기 전 단계.영양물질이 많으므로 소장박테리아 입장에서 노다지다. 대장박테리아의 영양물질은 소장에서 흡수되지 않는(소화 되지 않은) 식이섬유(채소)이다. 채소(식물몸체)는 광합성 결과물로 두 종류
α-glucose(저장당으로 녹말)
β-glucose (셀룰로오스, 섬유질, 종이, 나무)

β-glucose 분해효소를 포유동물은 만들지 못한다. 개미들이 고목나무를 갉아 먹는데, 분해효소를 개미가 만드는 것이 아니고 개미 창자 속 박테리아가 셀룰로오스를 분해하는 것. 분해하고 나면 에너지원은 결국 같다. 당.
그런데 인체 대장 속. 그 박테리아가 우글우글.
그들은 영양물질을 뺏어 먹는 게 아니고 우리가 소화 못하고 남은 β-glucose가 연결 된 섬유질을 분해하는 것이다. 대장 박테리아들은 긴 셀룰로오스를 토막 내 분해하는데 그 부산물이 3종
1. 아세트산
2. 프로피온산 : 기체가 되면 방귀
3. 부티르산
으로 인체의 면역반응을 증가.
우리가 과일∙채소를 먹어야 하는 근본은 배변 뿐만 아니라 식이섬유 분해산물 세 가지 중 3. 부티르산이 염증반응을 줄여주기 때문이다. 알코올은 지방간을 일으키는데, 비알콜성 지방간의 원인은 창자의 박테리아가 아세트산, 부티르산 이외에 에탄올을 만들고 바로 간으로 간다. 식이섬유, 채소를 많이 먹어야 하는 이유는 에탄올 생성이 줄고 중성지방으로 가는 것도 방지하고, 근본적으로 염증 반응을 줄여주기 때문이다. 인체 전체의 면역성이 높아진다. 상추, 당근, 브로콜리, 피망
상피세포의 일렬구조로 돌아와서
일렬구조이기 때문에 끊어지면 장의 누수가 생긴다. Gut neaky라 하는데 인체 면역에 가장 중요한 부분이라고 장 생리학자들은 주장한다. 일렬이 깨지면 속수무책. 백업이 없어 박테리아 침입
그래서 인체 조직에서 면역세포들이 가장 많은 곳이 장의 일렬 배열 바로 뒤. 모든 방범 출장소 총출동
Gut neaky는 일렬 배열에 틈이 생겨 박테리아 공격을 받는데 이것이 이질이다.
면역세포 출장소를 파출소, 경찰서로 구분해보자.
파출소 3만 군데(isolated lymphoid follicle)
-순경 : B-cell 쌍절봉 장착, 떼거지로 침입하면 던진다. 항체
T-cell 단검 장착, 찌르고 폭파
M-cell : single layer에 붙어 있는
경찰서 200여 군데(peyer’s patch)
M-cell : single layer에 붙어 있는
-파출소, 경찰서에 상주하는 형사 가제트(수지상 세포 dentritic cell 노벨상 받은 ) : 입 속 편도, 겨드랑이 등 외부와 만나는 곳에 포진
B-cell : 항체 5종 (class switch recombination)
1. IgM(immunoglobulin M):5량체로 항원을 빨리 잡아냄
2. IgD
3. IgG:태아의 면역(태아에게 넘어가는 유일)
4. IgA:창자에서 싸우는
5. IgE:알러지 반응
T-cell : 감염된 세포를 죽인다. 적과 아군 구별(피아식별)이 매우 중요. 흉선(thymus가슴샘)에서 특별 훈련. 흉선은 논산훈련소. 다단계 훈련을 마치면 자가 관용(self tolerant), single positive(CD4 or CD8발현)능력을 갖게 된다. 보조병과(T helper. Th1, Th2, Th17, TF, Treg )
B-cell 쌍절봉(1만 개/초 생산)으로 돌아오자
쌍절봉을 갖고 전쟁이 일어났다. 떼거지 적은 한 종류인데 천문학적 수. 쌍절봉 마디는 3개. 첫번 째 마디를 조단위로 만들어 내야 한다. 적이 조금만 달라도 동일한 제품을 조단위로 만들어야 하는데 헛방 치면 세포입장에서 손실이 너무 크다. 확실히 코로나 19라는 확신이 들 때까지 과정이 복합적이다. 그 과정은 림프절에서 일어난다. 소장에 독립된 림프절이 3만 개 있고 경찰서에 해당되는 게 200여 개. 만약 코로나 19나 특정 병균이 들어온다 생각해 보자. 그에 대한 쌍절봉을 천문학적으로 만들어내야한다. 쌍절봉 손잡이를 바꾸는 것을 class-switch recombination이라 하는데 두번째 recombination이 일어난다. 첫번째 마디가 3종 단백질로 되어 있다.
1. Variable(V) 40
2. Diverse(D) 20
3. Joining(J) 6
한 개씩 가져와 조합하면 6300개: VDJ recombination
코로나 19도 변이가 생기고 6천분의 1의 확률로 근처까지 갔으나 완벽하지 않다. 그 말은 코로나 19가 들어와 쌍절봉을 던져도 제압하지 못한다는 뜻.
VDJ를 대략 설계하고 그 안의 톱날 하나하나를 fine tuning하는 과정을 somatic hyper mutation. 아주 과장되게 돌연변이를 일으키는 것이다.(노벨상)
DNA는 A G C T염기로 되어 있다. C(시토신)에 아민기(NH2)가 붙어 있는데 잘 떨어진다. 떨어지면 C가 U(우라실)로 바뀐다. 이것은 B-cell과 관계없이 일어나는 현상. DNA의 이 메커니즘을 면역세포로 훔쳐온다. 자연상태에서 돌연변이, 시토신의 아민기 떨어져 우라실로 바뀌는데 정상상태에서 이것을 고친다. DNA에 1억개 중 한 개의 돌연변이를 허용한다. 그 정도로 엄밀하게 고장난 것을 고치는데 somatic hyper mutation에서는 1000개 중 1개의 error를 만든다. 즉, 에러가 10만 배나 증폭되는 것이다. 그 말은 그 중 한 개는 정확하게 맞는 상황이 벌어진다는 것이다. 자연의 역발상
마지막 디테일을 맞추는 일이 너무 어려워 오히려 에러를 만들어 그 중에 우연히 맞는 게 나오도록 하는 것이다. 그럼 완벽하게 맞는 것이 나온 것을 어떻게 확인하는가. 가제트 형사(D-cell)가 10만 개 증폭되어 나온 것을 대조한다. 안맞으면 디세포자살(Apoptosis), 맞으면 대량생산, 항체. 그 많은 것 중에 하나 선택(monoclonal antibodies)
진화적으로 위험한 방법이다. 에러가 생겼는데 더 혀용을 하면, 즉 monoclonal antibodies를 만드는데 조절에 실패하면 암으로 바뀐다. 따라서 암과 면역은 마지막 정상에서 만나는 것이다.
왜 창자를 제1브레인이라 하는가
①세라토닌이 적게 나오면 우울증에 걸린다. 황창 줄어들면 자살까지 한다. 세라토닌은 우리의 기분을 맞춰주는 중요한 호르몬. 예로 가을이 되면 햇볕이 줄어들고, 세라토닌이 줄고,멜라토닌이 적게 나온다. 남자들이 가을타고 우울증 걸리는 것이 관련 있다. 이 세라토닌이 브레인의 솔기핵(Raphe Nuclei)에서 만들어지는데 10%도 안된다. 소장벽 ECCs(entero chromaffin cells)에서 90% 만들어진다.
사람의 기분은 소장이 좌우한다.
배가 행복해야한다.
②브레인에서 작동하는 정신작용은 glutamate와GABA(Gamma-Aminobuturicacid)인데 이 가바라는 물질도 창자의 박테리아들이 음식물을 분해하는 과정에서 나온다. 가바가 적게 나오면 정신분열이 일어날 수도.
정신작용에 accelerate/break가 있다면 break에 해당하는 것이 GABA. 창자에서 만들어지는 것이다.
장이 행복신호를 안보내면 폭주하거나 우울해지는 것이다.
창자쪽으로 우리 브레인에 있는 미주신경, 즉 부교감신경이 전부 나가 있다. 브레인 세포와 통신을 한다.
창자의 single layer 세포들이 7~8종인데 그 중 하나가 술잔세포(goblet cell). 점액(mucous)을 만든다. 술잔세포 속 가블릿에서 musin2를 만들어 소장 안 벽으로 분비. 중탄산염이 나와 촘촘한 매트 형성. 물이 들어가면 1천 배 부풀어 점액이 된다. 소장의 점액층은 800 μm 두께. 그 중 600 μm는 박테리아가 그대로 들어온다. 일렬배열 바로 위의 200 μm는 똟기 어렵다. 그러나 스트레스 받거나 신경 쓰면 그 층이 뚫린다.
당근이나 브로콜리 많이 먹으면 그 점액층이 두꺼워지고 프로바이오틱스. 좋은 박테리아들이 서식하게 된다.
이 모든 것이 염증반응을 줄여준다는 것
점액이 얇아지면 뚫릴 확률이 높아지고 똟고 들어오면 경찰(B-cell, T-cell)들이 분주해지고 평화스럽지 않고 배탈이 난다. 그리고 그것은 정신 안정에도 지대한 영향을 미친다.
배탈은 큰 병이다.
미주신경을 타고 내장에 있는 모든 정보는 브레인으로 곧장 통보가 된다. 진화의 조상벌 되믄 생명체를 생각해 보면 먹이를 구해서 먹고 생존하는 자체가 중요.안정적으로 먹이를 먹으면 굉장히 기뻐. 그것이 먼저, 그 다음이 뇌.
동물의 진화에서 초기가 해면동물. 뇌가 없다. 없어도 돼. 잘먹고 안정적으로 생존하기만 하면 돼. 신경조직은 그 후에 나온 것. 장이 뇌의 역할
생명 전체는 우연을 이용하는 것
생명현상은 우연을 필연으로 바꿔주는 과정